지방이 풍부한 식품의 현대 식품 보존 시스템에서는 합성 항산화제를 결합하여 산화 안정성을 높이고 유통기한을 연장하는 전략으로 널리 사용됩니다. 부틸화 하이드록시아니솔(BHA)과 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT)은 고전적인 조합입니다. 이들은 상호 보완적인 특성으로 지방과 기름을 산화로부터 보호하는 시너지 효과를 발휘하며, 오랫동안 식품 산업에서 널리 사용되어 왔습니다.

 

I. 부틸화 하이드록시아니솔(BHA) 및 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT)

부틸화 하이드록시아니솔(BHA)은 테르트-부틸-4-하이드록시아니솔이라고도 하며, 3-BHA와 2-BHA 두 성분의 혼합물입니다 [2]. 산업적으로는 p-하이드록시아니솔이 주요 출발물질로 사용되며, 삼밀부틸-부틸화 반응을 통해 벤젠 고리에 삼르트-부틸기가 도입됩니다. 산 촉매 합성이 주류 생산 공정이며, 상전달 촉매 및 고체산 촉매와 같은 친환경 변형 공정도 개발되었습니다 [9].

이미지 출처: ChemSpider

 

부틸화 하이드록시톨루엔(BHT), 2,6-디-터트-부틸-p-크레솔로도 알려진 합성 페놀 오일 용성 항산화제입니다. 산업적으로는 p-크레솔을 출발 물질로 사용하며, 이소부틸렌, 테르트부탄올(TBA), 또는 메틸 테르트-부틸 에테르(MTBE)를 알킬화제로 사용하여 생산됩니다. 산 촉매의 작용으로 프리델-크래프츠 알킬화 반응을 통해 합성됩니다[5].

이미지 출처: ChemSpider

 

II. 기본 성질

1. 물리적 특성

BHA: 약간의 특유 냄새가 나는 흰색 결정 고체 또는 결정 분말입니다 [4]. 녹는점은 48–63°C, 끓는점은 265°C입니다. 물, 글리세롤, 프로필렌글리콜에는 용상되지 않지만, 에탄올(25%)과 지방/오일에는 쉽게 용해됩니다

 

이미지 출처: L&P 식품 성분 주식회사

 

BHT: 기본적으로 무취, 무미의 흰색 결정 고체 또는 결정 분말입니다. 녹는점은 69–73°C, 끓는점은 265°C입니다. 물에 거의 용해되지 않으며 지방과 기름에 매우 잘 녹습니다[1].

이미지 출처: 바이두 백과사전 (바이두 바이커)

 

두 성분 모두 추가 용해 처리가 필요 없는 기름 용해 항산화제이며 지방과 오일 시스템에 쉽게 통합할 수 있습니다.

 

2. 항산화 기전

BHA: 지질 산화 초기 단계에서 활성 수소를 방출하여 자유 라디칼을 포획하여 안정적인 페녹시 라디칼을 형성하고 산화 시작을 종료합니다 [6].

BHT: 산화 중간 단계에서 활성 수소를 방출하여 선택적으로 페옥시 라디칼을 회수하여 비교적 불활성인 페녹시 라디칼을 형성하고 산화 사슬 반응의 전파를 중단합니다 [5].

조합: BHA는 산화 시작을 억제하는 데 도움을 주고, BHT는 산화 전파를 차단합니다. 각각이 생성하는 페녹시 라디칼은 서로 반응하지 않습니다. 산화 단계가 서로 다르게 작용함으로써, 두 항산화제는 시너지 효과를 내어 항산화 성능을 향상시키고 지방이 풍부한 식품의 유통기한을 연장합니다.

 

3. 주요 장점

• 강한 시너지 효과: BHA와 BHT를 함께 사용하면 지속적인 항산화 보호와 장기 보존 효과를 제공하여 장기간 보관이 필요한 식품에 적합합니다.

• 지방 및 기름과의 광범위한 적합성: 식물성 기름과 다양한 가공 지방 및 오일에 매우 적합하며, 특히 동물성 지방에서 두드러진 항산화 효과를 보입니다.

• 우수한 화학적 안정성: 철과 구리 같은 금속 이온에 의한 변색에 비교적 강합니다.

 

4. 안정성

BHA와 BHT 모두 화학적 안정성이 우수하며, 정상 온도, 건조, 빛이 차단된 조건에서 장기간 보관할 수 있습니다. 그러나 강한 빛, 고온·고습, 또는 강한 알칼리성 조건에서는 항산화 활성이 감소할 수 있습니다. BHA는 장시간 빛에 노출될 때 약간의 분해가 일어날 수 있지만, BHT는 알칼리성 환경에서 더 쉽게 산화됩니다.

 

5. 기타 특성

또한 두 식물 모두 일정 수준의 항균 활성을 보여, 식품 위생과 안전을 지원하는 데 도움이 될 수 있습니다.

 

III. 규제 인정: 중국 및 국제 시장에서의 사용 지침 확립

잘 확립된 식품 항산화제로서 BHA와 BHT는 전 세계 여러 국가와 국제기구에서 사용으로 인정받고 있습니다. 허용되는 용도와 최대 사용 수준에 대한 명확한 규정이 마련되어 있어 법적으로 허용되고 규제되는 식품 첨가물로 인정받고 있습니다.

• 중국: 두 제품 모두 GB 2760-2024에 포함되어 허용 적용 범위와 최대 사용 수준을 명시합니다. 다양한 지방 고지방 식품의 사용량은 지방 또는 기름 함량을 기준으로 계산되며, 규정된 한도를 엄격히 준수해야 합니다.

• 미국: FDA로부터 일반적으로 인정된 안전(GRAS) 물질로 인정되었으며, 지정된 사용 수준 내에서 지방, 오일 및 지방이 풍부한 식품에 사용할 수 있습니다.

• 유럽연합: 이들의 사용은 관련 EU 식품 첨가물 규정에 의해 규제되며, 식용 오일, 베이커리 제품, 견과류 등 특정 범주에 한정됩니다.

• 국제 기준: 식품 첨가물 기준 위원회(CAC)는 BHA와 BHT의 조화로운 최대 사용 수준을 설정했으며, FAO/WHO 식품첨가물 전문가 위원회(JECFA)는 허용 가능한 일일 섭취량(ADI)을 설정하여 전 세계 사용에 과학적 근거를 제공합니다 [3].

 

IV. 안전성: 허용된 한도 내에서 섭취하기에 안전함

BHA: 발암성 평가에 대해 논란이 있었으며, IARC는 BHA를 2B 그룹의 발암물질로 분류합니다. 그러나 식품 적용에서 허용되는 매우 낮은 수준에서는 관련 발암 위험이 무시할 만하며, 정상적인 식이 노출은 실험 동물에서 발암 효과와 관련된 용량보다 훨씬 낮습니다[7].

ADI(허용 일일 섭취량): 0–0.5 mg/kg 체중.

BHT: IARC는 BHT를 3그룹으로 분류하여, 인간에 대한 발암성을 판단하기에 충분한 증거가 부족하다고 판단합니다. 국가 기준에서 허용하는 낮은 수준으로 사용될 때는 발암, 기형성 또는 돌연변이 효과에 대한 명확한 증거가 없으며, 그 안전성은 전 세계 주요 식품 안전 당국에서 인정받고 있습니다 [7].

ADI(허용 일일 섭취량): 0–0.3 mg/kg 체중.

 

V. 적용 분야: 지방이 풍부한 식품에 대한 광범위한 적용과 통합 최대 사용 수준

GB 2760-2024에 따르면, BHA와 BHT의 최대 사용 수준은 지방 또는 오일 함량을 기준으로 0.2 g/kg입니다. BHA와 BHT를 함께 사용할 때는 적용되는 비례 사용 요건을 따라야 합니다. 이들의 적용 범위는 주로 다음을 포함합니다:

 

결합 시 BHA가 0.1 g/kg(최대 허용 농도의 50%)으로 사용될 경우, BHT의 최대 양은 0.1 g/kg(최대 허용 농도의 50%)을 초과해서는 안 됩니다. 각 비율의 합은 국가 표준의 요구사항에 엄격히 따라 1[8]이어야 합니다.

국가 표준에 따르면, 식품 제조업체는 소비자가 정보를 받을 권리를 보장하기 위해 성분 목록에 BHA와 BHT의 사용을 명확히 표기해야 합니다.

 

VI. 사용 핵심 포인트: 최적의 성능을 위한 과학적 적용

BHA와 BHT의 사용은 항산화 효과를 극대화하면서 식품 품질을 유지하기 위해 과학적 원칙에 따라 해야 합니다. 다섯 가지 핵심 사항을 고려해야 합니다:

1. 완전한 용해를 보장하세요: 두 가지 모두 기름에 용해되며, 식품 품질에 영향을 줄 수 있는 지나치게 높은 국소 농도를 피하기 위해 지방이나 기름에 완전히 녹여야 합니다.

2. 엄격히 용량 조절: 개별 사용 시 두 항산화제 중 어느 한쪽도 지방 또는 기름 함량을 기준으로 0.2 g/kg을 초과해서는 안 됩니다. 병용 시 '비율 합≤ 1' 원칙을 따라야 합니다.

3. 적절한 경우 시너지 전문가 사용: 구연산이나 인산과 같은 산성 물질과 함께 사용하면 항산화 활성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 구연산은 금속 이온을 킬레이트하여 지질 산화에 대한 촉매 효과를 줄일 수 있습니다.

4. 부적절한 조건 피하기: BHA는 강한 알칼리성 조건에서 분해되기 쉽지만, BHT는 빛에 노출되면 서서히 산화될 수 있습니다. 생산 및 보관 중에는 빛 노출을 최소화하고 온도를 조절해야 합니다. 고온 또는 강한 알칼리성 조건에서의 사용은 피해야 합니다.

5. 항산화제를 지방 또는 오일 종류에 맞추기: 선택은 지방 또는 오일의 종류에 따라 이루어져야 합니다. BHA는 동물성 지방에 선호되며, BHT는 식물성 기름의 장기 저장에 적합합니다. 이들의 혼합 사용은 다양한 혼합 지방과 오일에 적합합니다.

 

BHA와 BHT는 식품 산업에서 고전적인 항산화제 조합입니다. 우수한 비용 효율성, 강한 시너지 효과, 광범위한 적용 가능성을 바탕으로 지방이 풍부한 식품을 보존하는 데 중요한 선택지입니다. 이들은 권위 있는 안전 평가를 거친 법적으로 허용된 식품 첨가물이며, 국가 기준에 따라 엄격한 제한을 받습니다. 적용 가능한 요구사항을 준수하여 사용하면 식품 품질을 유지하면서 식품 안전을 유지하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 소비자는 합법적인 경로를 통해 제품을 구매하고 성분 목록과 유통기한 정보를 확인하여 정보에 기반한 섭취를 할 수 있습니다. 식품 첨가물의 과학적 사용은 현대 식품 기술이 일상생활에서 차지하는 역할을 반영하여 우리의 식품 선택을 다양하고 신선하게 유지하는 데 도움을 줍니다.